Одной из основных задач машиностроения на современном этапе является повышение эксплуатационных характеристик деталей и узлов машин, осуществляемое эффективно, с наименьшими затратами. Надежную работу многих изделий машиностроения во многом определяет качество резьбовых соединений (РС), которые имеют чрезвычайно широкое применение и составляют в среднем 15 – 20% от общего количества соединений, а в некоторых отраслях промышленности их доля доходит до 70%. Среди неподвижных соединений РС составляют 40 – 60%.
Широкое применение РС в технике определяется: возможностью создания больших осевых сил сжатия деталей при небольшой силе, приложенной к ключу; удобными формами и малыми габаритами резьбовых деталей; стандартизацией; взаимозаменяемостью и централизованным изготовлением резьбовых деталей. С помощью резьбы получают неподвижные соединения, обеспечивающие точную и прочную фиксацию относительного положения деталей, и подвижные, предназначенные для преобразования вращательного движения в поступательное или для создания значительных осевых усилий.
Резьбовые соединения должны соответствовать таким эксплуатационным требованиям, как прочность (статическая и динамическая), жесткость, герметичность, фреттингостойкость, коррозионная стойкость, сопротивление самоотвинчиванию.
В настоящее время повышенные требования предъявляются к коррозионной стойкости РС, особенно в химическом и нефтегазовом машиностроении, судостроении.
Повышения эксплуатационных характеристик РС достигают различными конструкторско-технологическими методами: выбором соответствующего материала, изменением конструкции, нанесением различных покрытий. Комплексного и рационального обеспечения эксплуатационных характеристик РС можно достигнуть созданием металлопластмассовых структур в зоне контакта деталей, например, при сборке с анаэробными материалами [1–4].
Резьбовые детали изготавливаются из конструкционных и легированных сталей. При выборе материала учитывают условия работы (температуру, среду и другие), характер действующей нагрузки (статическая или переменная), способ изготовления и объем производства. Например, стандартные крепежные детали общего назначения изготавливают из низко- и среднеуглеродистых сталей типа сталь 10…сталь 35. Такие стали обладают высокой пластичностью, позволяют изготавливать большие партии резьбовых деталей методом холодной высадки или штамповки заготовок с последующей накаткой резьбы. Легированные стали (35Х, 30ХГСА) применяют для изготовления высоконагруженных деталей при переменных и ударных нагрузках. Для работы при высоких температурах, в коррозионных и агрессивных средах резьбовые детали изготавливают из коррозионностойких, жаростойких, жаропрочных и других сталей с высоким содержанием хрома или хрома и никеля. В специальных конструкциях, к которым предъявляются жесткие требования по массе (самолеты) применяют крепежные детали из титановых сплавов (ВТ14, ВТ16). При этом их прочность близка к деталям, изготовленным из высоколегированных сталей, при массе, приблизительно в два раза меньшей, кроме того, они обладают высокими антикоррозионными свойствами.
Для улучшения свинчиваемости соединений, устранения заедания в резьбе, защиты крепежных деталей из углеродистых сталей от коррозии, придания декоративного вида применяются покрытия деталей (цинковое, кадмиевое хромовое, никелевое, медное, оксидное и др.). Вид покрытия для определенного материала выбирают по ГОСТ 1759.4-87.
Для оценки коррозионной стойкости гальванических покрытий ц.15 (цинк, толщина 15 мкм, без пассивации), ц.15 (с радужной пассивацией), сплавом ц-н.15 (цинк-никель, без пассивации, содержание никеля в испытуемых сплавах составляет 12%), ц-н.15 (с радужной пассивацией) и ц-н.15.н.2 (двойное покрытие – первый слой сплав цинк-никель 15 мкм, второй слой никель 2 мкм) были проведены климатические испытания по ГОСТ 9.308-85 двумя методами: в камере влаги и в камере соляного тумана. Климатические испытания в камере влаги при относительной влажности 93±3% и температуре 40±2оС проводили в течение 56 суток, а оценку коррозионной стойкости покрытий проводили «оценочным баллом коррозионной стойкости» (К) по ГОСТ 27597-88.
Испытания в камере соляного тумана проводили при температуре 35±2оС в течение семи суток.
Испытаниям подвергались стальные образцы размером 2х3 см, покрытые вышеприведенными гальваническими покрытиями.
Гальванические покрытия цинком без пассивации, цинком с пассивацией и сплавом цинк-никель без пассивации не прошли испытания. На образцах наблюдается коррозия покрытия, поражение основного металла не наблюдается.
Испытания в камере влаги показали, что гальванические покрытия сплавом цинк-никель с радужной пассивацией и двойное покрытие (Ц-Н.15.Н.2) оцениваются в десять баллов. На поверхности двойного покрытия изменения внешнего вида поверхности не наблюдается. На поверхности гальванического покрытия цинк-никель с радужной пассивацией наблюдается незначительное изменение цветности пассивной пленки.
Испытания на воздействие соляного тумана в течении семи суток показали, что гальванические покрытия цинк-никель с радужной пассивацией и двойное покрытие (Ц-Н.15.Н.2) оцениваются в десять баллов. На поверхности покрытия не наблюдается каких-либо изменений внешнего вида.
Таким образом, исходя из результатов коррозионных испытаний, гальванические покрытия сплавом цинк-никель с радужной пассивацией и двойное покрытие можно рекомендовать для защиты стальных резьбовых изделий от коррозии в морской атмосфере, как альтернативу кадмиевому покрытию. Кроме этого двойное покрытие в ходе коррозионных испытаний не потеряло своих декоративных свойств.
Библиографический список
- Воячек И.И., Кочетков Д.В. Комплексное повышение эксплуатационных характеристик резьбовых соединений при сборке с анаэробными материалами // Вестник машиностроения. – 2017. – № 2. – С. 41–46.
- Кочетков Д.В., Воячек И.И., Зверовщиков А.Е. Разработка и исследование функциональных моделей резьбовых соединений типа стяжки при сборке с анаэробными материалами // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. – 2016. – № 4 (20). – С. 115–127.
- Воячек И.И., Кочетков Д.В. Влияние анаэробных материалов на распределение нагрузки в резьбовом соединении // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2010. – № 6. – С. 34–40.
- Воячек И.И., Кочетков Д.В. Повышение функциональных характеристик резьбовых соединений при сборке с анаэробными материалами // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2009. – № 6. – С. 37–40.
Количество просмотров публикации: Please wait